微晶玻璃复合板材耐磨性能研究

摘要

广东博德精工生产的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系“微晶玻璃-陶瓷”复合板不能满足在公共场所长期使用时对产品耐磨性能的要求,表面容易出现划痕导致釉面光泽度降低,影响美观。通过XRD、SEM的检测与分析,找出导致釉面硬度较低的原因为:1)釉层结晶度低,主要呈非晶态;2)釉层析出四方和单斜氧化锆,但析出量不足且分布不均,很难起到强化作用。
　　 为了延长复合板的使用寿命,扩大其应用范围,通过适当的热处理使釉层中的残余玻璃相析晶,以达到增强耐磨性的目的。实验发现,微晶玻璃釉经980℃处理10min后,在釉面形成一层由透辉石、长石固溶体组成,厚度约20～30μm的致密析晶层,使釉面维氏显微硬度从6.5GPa提高到7.5GPa(提高15％)。另外,析晶使釉面产生的附加压应力能增加釉面强度。在二者的共同作用下,达到了改善釉面耐磨性能的目的。
　　 通过DSC变温实验法计算析晶速率和析晶活化能,结果表明:析晶速率与升温速率有关,其最大值随升温速率的增加而增加,并向高温方向移动;由Kissinger、Ozawa、modified Kissinger、modified Ozawa方法计算的析晶活化能分别为:328、348、464、457kJ/mol。
　　 在釉层的连续升温过程中,表面析晶速率较快,但整体析晶速率较低,延长保温时间能大幅提升釉层的析晶程度。釉层表面析晶主要发生在“玻璃相-气相”界面,细小的透辉石晶核随温度升高进行二维生长,相互接触后形成含透辉石和长的析晶层。釉层内部析晶主要发生在“玻璃相-氧化锆”界面,辐射状析出片状长石晶体,“玻璃相-长石”界面促使透辉石晶体析出。釉层析出相与热历史有关,循环热处理使釉层表现出不同于连续热处理的析晶特征。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 微晶玻璃发展概述

1.2 CMAS系微晶玻璃的组成

1.2.1 基础成分

1.2.2 形核剂

1.2.3 其它添加剂

1.3 CMAS系微晶玻璃的组织结构及性能

1.3.1 分相

1.3.2 析晶

1.3.3 力学性能

1.4 制备方法

1.4.1 整体析晶法

1.4.2 烧结法

1.4.3 溶胶-凝胶法

1.4.4 热处理制度的确定

1.5 微晶玻璃研究的科学重要性

1.6 研究背景及目的

第二章 产品检测

2.1 实验过程

2.2 结果与讨论

2.2.1 微晶玻璃釉的组成

2.2.2 微晶玻璃釉的硬度

2.2.3 微晶玻璃釉的析出相及形貌

2.3 本章小结

第三章 产品热处理

3.1 实验过程

3.2 结果与讨论

3.2.1 热处理对釉面硬度的影响

3.2.2 热处理对釉面组织的影响

3.3 本章小结

第四章 釉层析晶行为研究

4.1 实验过程

4.2 结果与讨论

4.2.1 析晶速率

4.2.2 析晶活化能

4.2.3 析晶过程

4.3 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要的研究成果